Superkova materiaali

Mikä on superkova materiaali?

Superkova materiaali on materiaali, jonka kovuusarvo ylittää 40 gigapascalia (GPa) Vickersin kovuustestillä mitattuna. Ne ovat käytännöllisesti katsoen kokoonpuristumattomia kiinteitä aineita, joilla on korkea elektronitiheys ja korkea sidoskovalenttisuus. Ainutlaatuisten ominaisuuksiensa ansiosta nämä materiaalit ovat erittäin kiinnostavia monilla teollisuusalueilla, mukaan lukien, mutta ei rajoittuen, hioma-aineet, kiillotus- ja leikkaustyökalut, levyjarrut sekä kulutusta kestävät ja suojaavat pinnoitteet.

Tapa löytää uusia superkovia materiaaleja

Ensimmäisessä lähestymistavassa tutkijat jäljittelevät timantin lyhyitä, suunnattuja kovalenttisia hiilisidoksia yhdistämällä kevyitä alkuaineita, kuten booria, hiiltä, ​​typpeä ja happea.

Toinen lähestymistapa sisältää nämä kevyemmät elementit (B, C, N ja O), mutta myös siirtymämetalleja, joilla on korkea valenssielektronitiheys korkean kokoonpuristumattomuuden aikaansaamiseksi. Tällä tavalla metallit, joilla on korkea bulkkimoduuli mutta alhainen kovuus, koordinoidaan pienten kovalenttisia muodostavien atomien kanssa superkovien materiaalien tuottamiseksi. Volframikarbidi on tämän lähestymistavan teollisesti merkityksellinen ilmentymä, vaikka sitä ei pidetä erittäin kovana. Vaihtoehtoisesti borideista yhdistettynä siirtymämetalleihin on tullut rikas superkovan tutkimuksen alue ja ne ovat johtaneet löytöihin, kutenReB2,OsB2, jaWB4.

Superkovien materiaalien luokitus

Superkovat materiaalit voidaan yleensä luokitella kahteen luokkaan: sisäiset yhdisteet ja ulkoiset yhdisteet. Sisäiseen ryhmään kuuluvat timantti, kuutioinen boorinitridi (c-BN), hiilinitridit ja ternääriset yhdisteet, kuten B-N-C, joilla on luontainen kovuus. Kääntäen, ulkoiset materiaalit ovat sellaisia, joilla on superkovuus ja muut mekaaniset ominaisuudet, jotka määräytyvät niiden mikrorakenteen eikä koostumuksen perusteella. Esimerkki ulkoisesta superkovasta materiaalista on nanokiteinen timantti, joka tunnetaan aggregoituina timanttinanosauvoina.

Timantti on tähän mennessä kovin tunnettu materiaali, jonka Vickers-kovuus on 70–150 GPa. Timantilla on sekä korkea lämmönjohtavuus että sähköä eristävät ominaisuudet, ja tälle materiaalille on kiinnitetty paljon huomiota käytännön sovellusten löytämiseen. Yksittäisten luonnontimanttien tai carbonadon ominaisuudet vaihtelevat liian paljon teollisiin tarkoituksiin, ja siksi synteettisistä timanteista tuli tärkeä tutkimuskohde.

Synteettinen timantti

Timanttien korkeapainesynteesistä vuonna 1953 Ruotsissa ja vuonna 1954 Yhdysvalloissa, jonka mahdollisti uusien laitteiden ja tekniikoiden kehittäminen, tuli virstanpylväs keinotekoisten superkovien materiaalien synteesissä. Synteesi osoitti selvästi korkeapainesovellusten mahdollisuudet teollisiin tarkoituksiin ja herätti kasvavaa kiinnostusta alaa kohtaan.

PDC-leikkuri on eräänlainen erittäin kova materiaali, joka tiivistää monikiteisen timantin volframikarbidialustan kanssa. Timantti on PDC-leikkureiden tärkein raaka-aine. Koska luonnontimantteja on vaikea muodostaa ja kestää kauan, ne ovat liian kalliita ja kalliita teolliseen käyttöön, tässä tapauksessa synteettisellä timantilla on ollut suuri rooli teollisuudessa.

Jos olet kiinnostunut volframikarbidituotteista ja haluat lisätietoja, voit OTA YHTEYTTÄ puhelimitse tai postitse vasemmalla tai LÄHETÄ MEILLE POSTIA sivun alalaidasta.